De metalloxider De är oorganiska föreningar som består av metallkatjoner och syre. De innefattar vanligtvis ett stort antal joniska fasta ämnen, i vilka oxidanjonen (Otvå-interagerar elektrostatiskt med arter M+.
M+ Varje katjon som härrör från den rena metallen är så här: från alkali- och övergångsmetallerna, med undantag för vissa ädelmetaller (som guld, platina och palladium), till de tyngsta elementen i p-blocket i det periodiska systemet (som bly och vismut).
Bilden ovan visar en järnyta täckt av rödskorpor. Dessa "scabs" är vad som kallas rost eller rost, vilket i sin tur representerar visuella bevis på oxidationen av metallen som ett resultat av förhållandena i dess miljö. Kemiskt är rost en hydratiserad blandning av järnoxider (III).
Varför leder oxidationen av metallen till nedbrytning av dess yta? Detta beror på införandet av syre i metallens kristallstruktur..
När detta händer ökar volymen på metallen och de ursprungliga interaktionerna försvagas, vilket får det fasta materialet att brista. På samma sätt tillåter dessa sprickor att fler syremolekyler tränger igenom de inre metallskikten och äter helt bort biten från insidan..
Denna process sker dock med olika hastigheter och beror på metallens natur (dess reaktivitet) och de fysiska förhållanden som omger den. Därför finns det faktorer som påskyndar eller saktar ner oxidationen av metallen; två av dem är närvaron av fuktighet och pH.
Varför? Eftersom oxidationen av metall för att producera en metalloxid innebär en överföring av elektroner. Dessa "reser" från en kemisk art till en annan så länge miljön underlättar den, antingen genom närvaron av joner (H+, Na+, Mgtvå+, Cl-, etc.), som modifierar pH, eller av de vattenmolekyler som tillhandahåller transportmediet.
Analytiskt återspeglas metallens tendens att bilda motsvarande oxid i dess reduktionspotentialer, vilket avslöjar vilken metall som reagerar snabbare jämfört med en annan..
Guld har till exempel en mycket högre reduktionspotential än järn, varför det lyser med sin karaktäristiska gyllene glöd utan en oxid som slöar det..
Artikelindex
Egenskaperna hos metalloxider varierar beroende på metallen och hur den interagerar med anjonen Otvå-. Detta innebär att vissa oxider har högre densiteter eller lösligheter i vatten än andra. Men de har alla gemensamt den metalliska karaktären, vilket oundvikligen återspeglas i dess grundläggande egenskaper..
Med andra ord: de är också kända som basiska anhydrider eller basiska oxider.
Basaliteten hos metalloxider kan testas experimentellt med hjälp av en syrabasindikator. Hur? Lägga till en liten bit av oxiden till en vattenlösning med någon upplöst indikator; detta kan vara flytande juice av lila kål.
Efter att ha färgintervallet beroende på pH kommer oxiden att göra saften till blåaktiga färger, vilket motsvarar grundläggande pH (med värden mellan 8 och 10). Detta beror på att den upplösta delen av oxiden frigör OH-joner.- till mediet, eftersom dessa i nämnda experiment är ansvariga för pH-förändringen.
Således, för en oxid MO som solubiliseras i vatten, transformeras den till metallhydroxid (en "hydratiserad oxid") enligt följande kemiska ekvationer:
MO + HtvåO => M (OH)två
M (OH)två <=> Mtvå+ + 2OH-
Den andra ekvationen är löslighetsvikten för hydroxiden M (OH)två. Observera att metallen har en laddning på 2+, vilket också betyder att dess valens är +2. Metallens valens är direkt relaterad till dess tendens att få elektroner.
På detta sätt, ju mer positiv valensen är, desto högre är dess surhet. I fallet att M hade en valens av +7, då oxiden MtvåELLER7 den skulle vara sur och inte basisk.
Metalloxider är basiska, men de har inte alla samma metalliska karaktär. Hur vet du? Placera metallen M på det periodiska systemet. Ju längre du är till vänster om den, och i låga perioder, desto mer metallisk blir den och därför desto mer basisk blir din oxid..
Vid gränsen mellan basiska och sura oxider (icke-metalloxider) finns amfotera oxider. Här betyder ordet "amfoter" att oxiden fungerar som både en bas och en syra, vilken är densamma som i vattenlösning, den kan bilda hydroxiden eller det vattenhaltiga komplexet M (OHtvå)6två+.
Det vattenhaltiga komplexet är inget annat än samordningen av n vattenmolekyler med metallcentret M. För komplexet M (OHtvå)6två+, metall Mtvå+ den är omgiven av sex vattenmolekyler och kan betraktas som en hydratiserad katjon. Många av dessa komplex visar intensiva färger, som de som observerats för koppar och kobolt.
Hur heter metalloxider? Det finns tre sätt att göra det: traditionellt, systematiskt och lager.
För att korrekt namnge metalloxiden enligt reglerna som styrs av IUPAC är det nödvändigt att känna till de möjliga valenserna av metallen M. Den största (den mest positiva) tilldelas suffixet -ico till metallnamnet, medan den mindre prefix -oso.
Exempel: med tanke på +2- och +4-valensen för metallen M är dess motsvarande oxider MO och MOtvå. Om M var bly, Pb, skulle PbO vara lodoxidBjörn, och PbOtvå blyoxidico. Om metallen bara har en valens benämns dess oxid med suffixet -ico. Så, NatvåEller är det natriumoxid.
Å andra sidan läggs prefixen hypo- och per till när det finns tre eller fyra valenser tillgängliga för metallen. På detta sätt, MntvåELLER7 det är rost permanganico, eftersom Mn har valens +7, den högsta av alla.
Denna typ av nomenklatur ger emellertid vissa svårigheter och är vanligtvis den minst använda.
Den tar hänsyn till antalet M- och syreatomer som utgör oxidens kemiska formel. Från dem tilldelas motsvarande prefix mono-, di-, tri-, tetra- etc..
Med de tre senaste metalloxiderna som ett exempel är PbO blymonoxid; PbOtvå blydioxid; och NatvåEller dinatriummonoxid. För rost, FetvåELLER3, dess respektive namn är dihierro trioxide.
Till skillnad från de andra två nomenklaturerna är metallens valens viktigare i denna. Valens specificeras av romerska siffror inom parentes: (I), (II), (III), (IV), etc. Metalloxiden benämns sedan som metalloxid (n).
Tillämpa lagernomenklaturen för de tidigare exemplen har vi:
-PbO: bly (II) oxid.
-PbOtvå: bly (IV) oxid.
-NatvåO: natriumoxid. Eftersom den har en unik valens på +1 anges den inte.
-TrotvåELLER3: järn (III) oxid.
-MntvåELLER7: mangan (VII) oxid.
Men om du inte har ett periodiskt system med valenserna, hur kan du bestämma dem? För detta måste man komma ihåg att anjonen Otvå- bidrar med två negativa laddningar till metalloxiden. Enligt neutralitetsprincipen måste dessa negativa laddningar neutraliseras med metallens positiva.
Därför, om antalet oxygener är känt från den kemiska formeln, kan metallens valens bestämmas algebraiskt så att summan av laddningarna ger noll.
MntvåELLER7 den har sju oxygener, så dess negativa laddningar är lika med 7x (-2) = -14. För att neutralisera den negativa laddningen på -14 måste mangan bidra med +14 (14-14 = 0). Att höja den matematiska ekvationen vi har då:
2X - 14 = 0
De 2 kommer från det faktum att det finns två manganatomer. Lösa och lösa för X, metallens valens:
X = 14/2 = 7
Med andra ord har varje Mn en valens på +7.
Fukt och pH påverkar direkt oxidationen av metaller till motsvarande oxider. Närvaron av COtvå, syraoxid, kan den lösas tillräckligt i vattnet som täcker metalldelen för att påskynda införandet av syre i anjonisk form till metallens kristallstruktur.
Denna reaktion kan också accelereras med en temperaturökning, speciellt när du vill få oxiden på kort tid..
Metalloxider bildas som en produkt av reaktionen mellan metallen och det omgivande syret. Detta kan representeras av den kemiska ekvationen nedan:
2M (s) + Otvå(g) => 2MO (s)
Denna reaktion är långsam, eftersom syre har en stark O = O-dubbelbindning och den elektroniska överföringen mellan den och metallen är ineffektiv..
Det accelererar dock avsevärt med en ökning av temperatur och ytarea. Detta beror på det faktum att den nödvändiga energin tillhandahålls för att bryta O = O-dubbelbindningen, och eftersom det finns ett större område rör sig syret jämnt genom metallen och kolliderar samtidigt med metallatomerna..
Ju större mängd reagerande syre, desto större blir resulterande valens eller oxidationsnummer för metallen. Varför? Eftersom syre tar fler och fler elektroner från metallen tills det når det högsta oxidationsnumret.
Detta kan till exempel ses för koppar. När en bit metallisk koppar reagerar med en begränsad mängd syre bildas CutvåO (koppar (I) oxid, kopparoxid eller dikobmonoxid):
4Cu (s) + Otvå(g) + Q (värme) => 2CutvåO (s) (rött fast ämne)
Men när det reagerar i ekvivalenta mängder erhålls CuO (koppar (II) oxid, kopparoxid eller kopparmonoxid):
2Cu (s) + Otvå(g) + Q (värme) => 2CuO (s) (svart fast ämne)
Metalloxider kan bildas genom termisk nedbrytning. För att detta ska vara möjligt måste en eller två små molekyler frigöras från utgångsföreningen (ett salt eller en hydroxid):
M (OH)två + Q => MO + HtvåELLER
MCO3 + Q => MO + COtvå
2M (NO3)två + Q => MO + 4NOtvå + ELLERtvå
Observera att HtvåO, COtvå, INTEtvå migtvå är de molekyler som frigörs.
På grund av den rika sammansättningen av metaller i jordskorpan och syret i atmosfären finns metalloxider i många mineralogiska källor, från vilka en solid grund för tillverkning av nya material kan erhållas..
Varje metalloxid finner mycket specifika användningsområden, från näringsämnen (ZnO och MgO) till som cementtillsatser (CaO) eller helt enkelt som oorganiska pigment (CrtvåELLER3).
Vissa oxider är så täta att kontrollerad lagertillväxt kan skydda en legering eller metall från ytterligare oxidation. Studier har till och med avslöjat att oxidationen av skyddsskiktet fortsätter som om det var en vätska som täcker alla sprickor eller ytliga defekter i metallen..
Metalloxider kan ta på sig fascinerande strukturer, antingen som nanopartiklar eller som stora polymeraggregat..
Detta faktum gör dem till föremål för studier för syntes av intelligenta material på grund av deras stora yta, som används för att designa enheter som svarar på minst fysisk stimulans..
På samma sätt är metalloxider råvaran för många tekniska tillämpningar, från speglar och keramik med unika egenskaper för elektronisk utrustning, till solpaneler..
2Fe (s) + Otvå(g) => 2FeO (s) järn (II) oxid.
6FeO (s) + Otvå(g) => 2Fe3ELLER4magnetisk järnoxid (er).
Tro3ELLER4, även känd som magnetit, det är en blandad oxid; Detta innebär att den består av en fast blandning av FeO och FetvåELLER3.
4Fe3ELLER4(s) + Otvå(g) => 6FetvåELLER3järn (III) oxid (er).
Både alkali- och jordalkalimetaller har bara ett oxidationsnummer, så deras oxider är mer "enkla":
-NatvåO: natriumoxid.
-LitvåO: litiumoxid.
-KtvåO: kaliumoxid.
-CaO: kalciumoxid.
-MgO: magnesiumoxid.
-BeO: berylliumoxid (som är en amfoter oxid)
Grupp IIIA-element (13) kan endast bilda oxider med ett oxidationsnummer på +3. Således har de den kemiska formeln MtvåELLER3 och dess oxider är följande:
-TilltvåELLER3: aluminiumoxid.
-GatvåELLER3: galliumoxid.
-ItvåELLER3: indiumoxid.
Och slutligen
-TltvåELLER3: talliumoxid.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.